基于HART協(xié)議的智能變送器設計.pdf

1、隨著電子技術的不斷發(fā)展,自動化系統(tǒng)產生了深刻的變革。從微觀層面看,自動化系統(tǒng)中的儀器儀表向智能化方向發(fā)展;從宏觀層面看,自動化系統(tǒng)經歷著由分布式控制系統(tǒng)向現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的變化。智能儀表不僅提高了儀表本身的性能,還能與現(xiàn)場總線技術結合改變整個控制系統(tǒng),因此基于現(xiàn)場總線的智能儀表研究有著重要意義。由于傳統(tǒng)的基于4到20mA模擬信號的設備仍然廣泛應用,能夠兼容模擬和數字通信方式的總線技術有著巨大需求,HART協(xié)議就是在此背景下產生的。HAR

2、T總線技術將數字信號疊加到現(xiàn)有模擬線路上,使得模擬儀表的數字化改造有了可能。我國的自動化系統(tǒng)需要升級模擬儀表的低成本解決方案,因此設計基于HART協(xié)議的智能變送器具有迫切的現(xiàn)實意義。
　　本文根據HART協(xié)議規(guī)范,設計以C8051F410微處理器為核心的智能變送器,利用4到20mA模擬信號傳送主變量,FSK信號進行數字通信。C8051F410處理器的低功耗特點在硬件層面上解決了變送器低功耗的問題。數字通信實現(xiàn)了對變送器發(fā)送命令進行

3、控制的功能,在此基礎上實現(xiàn)了與主設備同步、增益校正、增益計算、測量標定等功能。測量標定功能可以將若干個標定點存入Flash中保存,根據其計算電流輸出值可以實現(xiàn)分段化的非線性校正。本文對智能變送器的電源單元、信號單元、通信單元和處理單元的硬件設計做了介紹,著重分析了HART調制解調器與4到20mA電流環(huán)的耦合方式;對系統(tǒng)軟件的組成也做了介紹,特別是HART命令層功能的實現(xiàn)程序和輸出電流的分段化非線性校正程序。此外還一并介紹了調試過程中需要